| 研究課題/領域番号 |
23K22740
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01469 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
村上 義信 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10342495)
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| 研究分担者 |
武藤 浩行 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20293756)
穂積 直裕 公益財団法人名古屋産業科学研究所, 研究部, 上席研究員 (30314090)
川島 朋裕 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70713824)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2024年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2022年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
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| キーワード | 静電吸着法 / 六方晶窒化ホウ素 / 熱可塑性ポリイミド / 絶縁破壊の強さ / 熱伝導率 / 静電吸着 / コンポジット材料 / 電気絶縁性 / 放熱特性 / 放熱性コンポジット絶縁材料 / 放熱性と電気特性 / 放熱性 / 放熱絶縁板 / 電気的特性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電気機器分野において低コスト化による薄板化などの要求からセラミクスに変わる高放熱特性と許容可能な電気絶縁特性の両方の特性を兼ね備えた新たなる材料の開発が急務となっている。静電吸着法は従来の混合法と比較して電気的・機械的弱点部となりやすい充填材同士の接触を排除でき、任意形状の集積構造体を調整できる。本研究では代表者らがもつ特許「鱗片状窒化ホウ素粒子を配向させる簡便な方法」等を用いて、高い電気絶縁性と高い放熱特性をもつ革新的な放熱性コンポジット絶縁板を開発する。また、電気絶縁性、熱伝導率などの物性、ならびにそれらの相互関係等も学術的観点から明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
低コスト化による薄板化などの要求からセラミックスに変わる放熱特性と絶縁特性の両方の特性を兼ね備えた新たなる材料の開発が急務となっている。当該研究では製法が簡単、スケールアップも用意、熱可塑性高分子においてもコンポジット材料の作製ができるなどの特徴をもつ静電吸着法を用いて放熱コンポジット絶縁板を作製した。絶縁破壊の強さ、熱伝導率などの物性、ならびにそれらの相互関係等も明らかにし、最も要求性能が高い自動車用パワーモジュールにも適用可能な放熱コンポジット絶縁板を静電吸着法を用いて創製することが当該研究の目的である。主な結果以下の通り。
(1)ホットプレス時のダイスの大きさは10.05 mmとすることにより、厚さ方向に対して六方晶窒化ホウ素(hBN)を斜めに配向させた試料（CMO試料）の熱伝導率は、hBNの含有量が高い場合は厚さ方向に対してhBNの鱗片面が垂直に配向させた試料(CMP試料)と平行に配向させた試料のそれらの中間となることが分かった。
(2) hBNの鱗片面(002)からの回折強度と厚さ面(100)からの回折強度の比をとることにより，コンポジット材料のhBNのある程度の配向度合いを評価できる。
(3)小メディアン径をもつ熱可塑性ポリイミド(tpPI)をもちいることにより、鱗片面の大きさが12マイクロmと小サイズのhBNおいても高hBN含有量のコンポジット材料を作製することができ、鱗片面の大きさが45マイクロmの同一hBN含有量のコンポジット試料に比較して、熱伝導率は低下するものの、絶縁特性は向上する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
概ね計画どおりに進んでいるため。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後はhBNの粒径や厚さを変化させることにより、更に基礎特性（放熱特性と絶縁性）を向上させたコンポジット試料の開発する。数値計算や実験結果の比較から、各種コンポジット材料の物性を学術的に明らかにする予定である。
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